Компоновка пароперегревателей

Пароперегреватели (высокого давлення и про­межуточного перегрева) имеют в котлах сравнительно большие размеры поверхности на­грева и располагаются как в области радиационного, так и конвективного теплообмена. Пароперегреватель высокого давлення современного котла является комбинированным, т. е. состоит из радиационной (настенные или потолочные экраны), полурадиационной (ширмовые и ленточные поверхности на выходе из топки) и конвективной (конвективные змеевиковые поверхности в горизонтатьном газоходе и верхней части конвективной шах­ты) частей. В целях обеспечения надежности работы метатла поверхностей следует учи­тывать, что радиационный пароперегреватель размещается в области топки, где высокие тепловые потоки и их неравномерность определяют заметное превышение температуры наружной поверхности труб по отношению к температуре проходящего по неї! пара и раз — верку температур в отдельных (более сильно обогреваемых) трубах по сравнению со сред­ней расчетной. В итоге наиболее высокое значение температуры стенки трубы радиаци­онного пароперегревателя отличается от средней расчетной температуры пара на выходе из него примерно на 60-80 °С. Поэтому обычно радиационная часть пароперегревателя используется на начальном этапе перегрева пара, когда его температу ра еще невелика, что облегчает условия работы металла. Также с достаточно высокими средними тепловыми напряжениями и в условиях заметной неравномерности температу р газового потока и, следовательно, интенсивности теплообмена работают пол> радиационные поверхности, которые обычно располагают в средней зоне перегрева пара. Завершающий этап пе­регрева осуществляют в змеевиковых конвективных пакетах, расположенных в зоне более низких температу р газов и тепловых потоков, но так, чтобы температурный напор в вы­ходном («горячем») пакете был не ниже 200-250 °С, иначе поверхность пакета, выпол­ненного из наиболее качественной стали, будет чрезмерно большой. Часто первый конвек­тивный («холодный») пакет устанавливают в зоне умеренных температур газов. Это по­зволяет использовать для выполнения пакета более дешевую углеродистую сталь (при температуре стенки /с| < 450 °С). В зоне конвективного теплообмена ввиду более низких тепловых потоков разность между максимальной температурой стенки и средней темпе­ратурой пара обычно составляет 25-40 °С.

На рис. 2.2 приведены характерные типы компоновок пароперегревательных по­верхностей для барабанных котлов высокого давления пара (ВД) и прямоточных котлов сверхкритического давления (СКД). Вариант (рис. 2.2 а) характерен для котлов относи­тельно небольшой паропроизводительности (Dn < 116,6 кг/с) при давлении пара р < 13,8 МПа. Такие паровые котлы не имеют промежуточного пароперегревателя, а пароперегре­ватель ВД располагается на выходе из топки и в горизонтальном газоходе. Вариант ком­поновки (рис. 2.2 о, б) применяется на барабанных и прямоточных котлах электрической мощностью 200-300 МВт (Dn = 186-278 кг/с) с промежу точным перегревом пара. При этом на прямоточных котлах перегрев пара начинается в экранах средней (СРЧ) и верхней (ВРЧ) радиационных частях топки, как показано на рис. 2.2 в.

Здесь выходная («горячая») ступень пароперегревателя ВД или СКД вынесена в верхнюю часть опу скной шахты, где исключается интенсивное прямое тепловое излуче­ние из ядра факела в топке и ниже температура греющих газов.

На газомазутных (барабанных и прямоточных) котлах горизонтальный газоход мо­жет быть развит в глу бину (по ходу газов), тогда в основном поверхности паро­перегревателя (высокого давления и промежуточного перегрева) размещаются в нем (рис. 2.2 о, г). Они выполнены вертикальными и подвешены за коллектора, находящиеся в уп- лотнительном коробе. Такое расположение облегчает систему крепления тяжелых змееви­ковых пакетов и обеспечивает наименьшее загрязнение труб снаружи золовыми частица­ми. На рис. 2.2 г показан вариант компоновки поверхностей пароперегревателя газомазут­ного котла СКД большой мощности, отличающиеся байпасированием по пару части по­верхности промежу точного пароперегревателя в целях регулирования температуры пара. В этом слу чае общая поверхность такого пароперегревателя увеличивается, он занимает значительну ю часть конвективной шахты, а выходная его ступень размещается в конце горизонтального газохода.

Во всех слу чаях пароперегреватель ВД или СКД размещен по тракту газов раньше промежуточного пароперегревателя (в зоне более высоких температур газов). Так как плотность пара в промежуточном пароперегревателе и интенсивность теплоотвода от стенки к пару здесь заметно ниже, чем при ВД, его размещают в зоне температур газов не выше 850 °С.

Особенностью конструктивного выполнения промежуточного пароперегревателя является использование увеличенного диаметра труб (см. таблицу 2.2) и выполнение мно­горядных змеевиковых пакетов (рис. 2.3) ввиду значительного объема пара при относи­тельно невысоком давлении (рш = 2,8-3,9 МПа).